KR C Rev.3, 25. July 2017 궤도재료설계 한국철도시설공단

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요섭 예
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1 Rev.3, 25. July 2017 궤도재료설계 한국철도시설공단

2 REVIEW CHART

6 10m 중앙 침목 고저틀림 (- 인경우 ) 1

7 10m 중앙 침목 종거방향틀림 (+ 인경우 ) 레일 2

8 수평틀림 (+ 인경우 ) 1500mm 수평틀림 (+ 인경우 ) 수평 (1500+ 슬랙량 )mm 캔트량 수평 3

9 4

10 7

11 8

12 9

13 10

14 V V V V V 11

15 12

16 13

17 14

18 15

19 16

20 17

21 18

22 19

23 20

24 μ 21

25 22

26 23

27 24

28 25

29 KR C [ 부록 1] 궤도구조성능검증절차 26

30 27

31 28

32 29

33 30

34 구성품성능규격 31

35 궤도구조설계요구조건 적용기준및설계하중 설계하중은 철도설계기준 철도교편 고속철도설계기준 노반편 또는 의 규정을적용한다 다만궤도설계를위해별도로요구되는사항은아래에서정하는값을 우선으로한다 수직하중 자중 1) Eurocode - Basis of structural design(including amendment A1:2005) 2) Eurocode 1: Actions on structures - Part 2: Traffic loads on bridges 3) Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings 4) Deutsche Norm, Plain, reinforced and prestressed concrete, Part 1: Design and construction 32

36 궤도의자중은실제적용된궤도자재의실중량을고려하는것을원칙으로한다 단 궤도자중을고려하지않는것이더보수적인경우에는자중을생략해도좋다 열차수직하중 궤도에작용하는열차수직하중은다음과같이산정한다 표 궤도품질지수 와하중증가계수 궤도형식구분속도 궤도품질지수 하중증가계수 자갈궤도 콘크리트궤도 화물열차 여객열차 화물열차 여객열차 33

37 여기서 안쪽레일유효윤중정상분 바깥쪽레일유효윤중정상분 주행속도 궤간 레일중심간거리 표준궤의경우 로가정 캔트 곡선반경 중력가속도 차량유효중심높이 비진자차량의경우 실제차량중심높이의 배 설계축하중 과축하중의배치는 철도건설규칙 에규정된다음의표준활하중을적 용한다 수평하중 수평방향의하중은다음과같은하중을고려해야한다 가 선로방향 34

38 q a q a q b q b 궤도와하부구조물의상호작용을고려하여산정상세사항은 궤도구조물종방향상호작용해석지침한국철도시설공단 참조 온도의범위는아래표의값 을기본으로하되해당지역의온도측정결과가있는경우에는그값을적용할수있다 표 온도범위 구 분 온도변화범위 비고 레일 콘크리트 구조물 강 상세사항은 궤도 구조물종방향상호작용해석지침 한국철도시설공단 참조 참고 교량구간의궤도설계에있어서 레일의축응력및변위를검토하는경우에는 시제동하중과교량상부구조의신축에의한궤도 구조물종방향상호작용을고려하여엄 밀한계산으로산정해야하지만 궤도슬래브의표준단면을설계하는경우에는엄밀한 계산을하지않고궤도에작용하는종방향힘의최대값을궤도종저항력으로가정할수 있다 콘크리트궤도의종저항력의최대값은다음의값을기본으로하되 레일체결장치의 종저항력시험을통해측정된시험값이있는경우그값을적용할수있다 종구배에의한하중 종구배구간에서수직하중의선로방향성분고려 35

39 여기서 열차수직하중 자중 종구배 온도변화 크리프및건조수축에의한슬래브변형 궤도슬래브또는하부층자체의온도 건조수축에의한신축또는뒤틀림등 의변형을고려해야한다 온도변화의범위는표 의값을기본으로하되해당 지역의온도측정결과가있는경우에는그값을적용할수있다 크리프와건조 수축변형율은 콘크리트구조설계기준 또는 또는 의 규정을적용한다 표 궤도슬래브및하부층의온도변화범위 궤도슬래브및하부층 콘크리트궤도 구분온도변화범위비고 슬래브 하부구조의온도차 최대 슬래브상하면온도구배 교량상부구조의변형에의한힘콘크리트궤도의경우에는하부교량상부구조의변형에의해궤도슬래브에 유발되는휨변형을고려하여야한다 교량상부구조의변형휨은 철도설계기준 철도교편 고속철도설계기준노반편 또는 에규정된설계하중 및하중조합을적용하여산정한다 나 선로직각방향 횡방향 36

40 온도변화 크리프및건조수축에의한슬래브변형 궤도슬래브또는하부층자체의온도 건조수축에의한신축또는뒤틀림등의 변형을고려해야한다 온도변화의범위는표 의값을기본으로하되해당지 역의온도측정결과가있는경우에는그값을적용할수있다 크리프와건조수 축변형율은 콘크리트구조설계기준 또는 또는 의규 정을적용한다 교량상부구조의변형에의한힘콘크리트궤도의경우에는하부교량상부구조의변형에의해궤도슬래브에 유발되는휨변형을고려하여야한다 교량상부구조의변형휨은 철도설계기준 철도교편 고속철도설계기준노반편 또는 에규정된설계하중 및하중조합을적용하여산정한다 참고 레일체결장치 자갈궤도침목등궤도구성품의설계시에는엄밀한계산을하지 않고아래의값으로횡하중을산정할수있다 37

41 상시하중 축중의 곡선외측에작용 극한하중 축중의 곡선외측에작용 궤도구조일반에대한요구조건 38

42 레일 레일체결장치 프리스트레스트콘크리트 침목 슬래브및콘크리트기층 콘크리트궤도 구분 허용응력 비고 흙노반터널의경우교량구간은 궤도구조물종방향상호작용 해석지침한국철도시설공단에따름 콘크리트 강재 슬래브 프리스트레스도입직후 압축 인장 지압응력 사용하중상태 압축 인장 지압응력 긴장시 와 중작은값 프리스트레스도입직후 프리텐셔닝 와 중작은값 포스트텐셔닝 개발자의제시규격에따름 상세사항은 침목설계절차 참조 프리스트레스도입시콘크리트압축강도 또는 프리텐션 포스트텐션 프리스트레스도입후발생하는 콘크리트압축응력 콘크리트설계기준압축강도 유효지압면적 정착판의도심과일치하 는정착판의닮은꼴을부재단부에가장크게그렸을때의그도형의면적 콘크리트구조설계기준참조 하중작용면적 상세사항은 침목설계절차 참조 강재의인장강도 강재의항복강도 상세사항은 콘크리트궤도일반설계요건한국철도시설공단 참조 온도변화에의한초기응력 연속인경우 콘크리트탄성계수 콘크리트선팽창계수 최대온도변화 콘크리트기층 흙노반 노반동탄성계수 에따라측정 log 하중반복횟수⁶ 노반 콘크리트노반 유효지압면적 콘크리트구조설계기준 국토해양부 참조 하중작용면적 39

43 y = x l = f a / f r f 0 f r 분기기에대한요구조건분기기는주어진설계속도하중에대해주행안전성 승차감및구조적안전에대해신뢰성을확보할수있도록설계되어야한다 분기기설계에대해주요하게검토되어야하는항목및관련기준은다음과같다 5) Deutsche Norm, Determination of deformation and strength characteristics of soil by the plate loading test 40

44 기호분기통과속도 항목 단위 부족캔트한계값 부족캔트변화량한계값 곡선반경 부족캔트변화율한계값 표 구조적안전검토필요부재및세부검토항목 구분 레일 분기침목 포인트부및크로싱부 세부검토항목 텅레일휨응력 가동노스크로싱휨응력 분기침목의휨응력 인써트와분기침목끝단까지의거리 인써트와분기침목측면까지의거리 장대레일축력에저항하는구성품에대한구조적안전성 하중조건또는관련규격 전환력 침목설계절차 가드레일 배면횡압에의한구조적안전성 배면횡압 비고 그림 콘크리트도상에의해전면지지되어분기침목의휨변형이미소한궤도구조이외에적용고정크로싱을적용하는분기기의가드레일에적용 41

45 그림 분기침목에대한인써트위치검토항목 다 차량 분기기상호작용 분기기에서는차량 분기기상호작용을고려하여주행안전성을확보할수있도록설계 되어야한다 차량 분기기상호작용과관련한검토항목은다음과같다 공격각 접촉각 레일의수직처짐및응력 구분합격기준비고 단 분기기입사각제외 분기기위치별급격한변화가없을것 설계값 이내 42

46 그림 접촉점 와접촉각 43

47 조립시험항목및기준 시험항목 시험목적 적용대상 시험조건 합격기준 비고 경사반복하중시험 기본시험 연직하중과수평하중의반복하중을동시에받는조건에서구조적성능을검증 모든구조형식에적용 설계최대캔트적용 설계축중충격σ 만회이상 시험체는최소침목 개길이이상 아스팔트재료를사용하는경우온도의변화최대 를고려 체결장치의최대연직방향조정폭까지조정한후시행 레일 체결장치 슬래브등구성요소응력설계기준이하 레일및슬래브변위변동이급격하게증가하지않을것 일정한값으로수렴하는경향 구성품의파손이없을것기능상실수준 그림 참조 궤간확대시험 선택시험 연직크리프하중시험 선택시험 횡저항력시험 선택시험 종저항력시험 선택시험 업리프트 시험 선택시험 반복하중에의한궤간확대가능성확인 지속하중에의한크리프변형검토 횡방향하중에의한궤광의소성변형가능성확인 종방향하중에의한궤광의소성변형가능성확인 지점당인발강도확인 체결장치외에궤간확대가가능한구조 아스팔트기층또는슬래브를적용하는구조 침목이슬래브에매립되어있지않고앵커등으로슬래브에고정되어있거나방진고무상자내부에들어있는구조 관절형잭적용 설계축중에의한 지점하중 내외만회이상 시험체는침목 개길이 설계축중정적 적용 슬래브표면온도 유지 시험체는최소침목 개길이이상 설계횡종하중 정적 적용 열차하중정적 고려하는경우와고려하지않는경우중극한조건적용 시험체는최소침목 개길이이상 체결장치의최대연직방향조정폭까지조정한후시행 정적하중으로최대하중까지재하 시험체는침목 개또는지점 개적용 시험종료후잔류궤간확대 이하 잔류소성침하량이설계값이하일것 변위 에서의하중이종 횡저항력이설계값이상일것 지점당인발강도 최대하중 이상 그림 참조 그림 참조 그림 참조 44

48 45

49 2 α : 침목 2 : 레일 ( 시험체길이 ) 3 : 레일체결장치 4 : 레일의회전을허용하는재하장치 5 : Free pivot 6 : 지지층 7 : 재하용지그 8 : 하중재하각 P = Pv/cosα (P는윤중 ) 9 : 하중 (2Pv) 46

50 L slab sleeper rail B lateral actuator lateral actuator rail sleeper slab 그림 궤도횡저항력시험개념도 47

51 L slab sleeper lateral actuator B rail slab rail lateral actuator sleeper 그림 궤도종저항력시험개념도 48

52 시험항목시험목적적용대상시험조건합격기준비고 정적재하시험 선택시험 연직하중과수평하중을동시에받는조건에서구조적성능검증 체결장치외에레일수직처짐이발생가능한구조 에서리드레일탄성패드와다른형식의탄성패드가적용되는포인트부및크로싱부 단 자갈궤도용분기기제외 관절형잭적용 설계축중 충격 σ 에의한각각의체결장치중앙 지점하중 체결장치중앙에서레일의수직처짐은분기기위치별급격한변화없을것 설계값 그림 참조 궤간확대시험 선택시험 반복하중에의한궤간확대가능성확인 체결장치외에궤간확대가가능한구조 에서전철기에의해가동되는포인트부와크로싱부 관절형잭적용 설계축중에의한가동부첨단 지점하중재하 내외 만회이상 시험종료후잔류궤간확대 이하 그림 참조 기본레일과텅레일및윙레일과가동노스사이의장애물검지 설계값이하 기본레일과텅레일및윙레일과가동노스사이의밀착상태확인 관절축을측정장치로교체하여전환력을측정 전환력을측정할때에는포인트부의레일또는장치등에서유발되는힘에대해영향을받지않도록할것 시험은양방향에대해 회실시 단측정할때마다포인트부또는크로싱부를 회동작시킴 텅레일과기본레일의접촉표면사이의유격 밀착쇄정부에서텅레일과기본레일의접촉표면사이의유격 설계값이하 49

53 현장설치시험항목및기준 구분시험항목시험방법합격기준비고 준정적침하 레일및침목처짐 하중이주어진차량을이용하여저속주행 이하 시지상계측 계측지점 개소이상 동적변위 응력 윤중 횡압 레일 레일체결장치 슬래브등구성요소응력 레일처짐 좌우변위 슬래브처짐 슬래브또는침목전후 좌우변위 레일 슬래브 또는침목 상대변위등에서궤도구조의특성과개량요소를감안하여선정 상기항목외에도필요한경우추가할수있음 현차주행시험시지상계측 계측지점 개소이상 설계값이하 하중영향선에서현저한불연속점이없을것 설계값 현장설치시험기간중측정값의급격한변화가없을것 설계값 현차주행성능시험 분기기 차상시험 지상시험 항목기호단위합격기준차단주파수 횡압 유도력 윤중 탈선비 대차의횡방향가속도 차체의횡방향가속도 차체의수직방향가속도 횡압 윤중 최대치 최소치 탈선비 분기기위치별 레일수직변위 급격한변화없을것 설계값 레일응력전진폭 차상시험에대한세부적인시험방법은 을준용 에대한이동평균값 정적축중 대차질량 주행안전성에대한한계값으로승차감한계값은 임 체결장치중앙에서레일수직처짐을고려 주 횡압 윤중및탈선비측정은차상시험또는지상시험중에서한가지방법만적용가능 50

54 구분 항목시험항목시험방법합격기준비고 공통 궤도틀림 궤도검측 궤도검측차또는그에준하는장비이용궤도틀림측정 해당구간의운영기준적용 통상적인수준이하또는동등의유지보수횟수 난이도확보 타분야와의인터페이스 노반 차량 전차선 신호와의인터페이스 해당분야의시험기준적용 현장설치시험전후타분야와의인터페이스정상기능유지 자갈궤도 도상저항력 도상횡 종저항력 도상횡 종저항력시험장치이용 도상횡 종저항력설계값이하 외관상태 구성품의손상상태침목균열 육안조사 체결장치각구성요소의정상기능유지 레일의이상마모등구성품의조기손상 이없을것 콘크리트궤도및기타신형식궤도 외관상태 구성품의손상상태콘크리트 슬래브및침목 균열 육안조사 콘크리트슬래브 및침목등의하중전달및구조적안정성에영향을주는유해한균열또는손상이없을것 체결장치각구성요소의정상기능유지 레일의이상마모등구성품의조기손상 이없을것 51

55 현장모니터링 분기기 시험항목 분기기틀림검측 궤도검측차또는그에준하는장비이용궤도틀림측정 유지보수기준이하 유지보수기준이하 궤간측정게이지를이용플렌지웨이폭측정 유지보수기준이하 치수 유지보수기준이하 유지보수기준이하 궤간측정게이지를이용보호값측정 유지보수기준이하 외관상태 마모측정기이용마모및이빠짐측정 유지보수기준이하및조기손상 없을것 육안 체결구의각구성요소의정상기능유지 밀착 틈새게이지이용밀착측정유지보수기준이하 전환력 관절축을측정장치로교체하여전환력을측정 전환력을측정할때에는포인트부의레일또는장치등에서유발되는힘에대해영향을받지않도록할것 시험은양방향에대해 회실시 단측정할때마다포인트부또는크로싱부를 회동작시킴 설계값이하 52

56 개량항목에따른단계별성능검증항목선정예 궤도구조일반 53

57 54

58 분기기 55

59 KR C [ 부록 2] 형식 형식 Ω α 56

60 RECORD HISTORY 57

<32315FB9CEB0E6C8AF2DB1B3B7AE20BBF320C0DAB0A5B1CBB5B5C0C720C1BEC0FAC7D7B7C22E687770>

<32315FB9CEB0E6C8AF2DB1B3B7AE20BBF320C0DAB0A5B1CBB5B5C0C720C1BEC0FAC7D7B7C22E687770> Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 17, No. 5 pp. 173-178, 2016 http://dx.doi.org/10.5762/kais.2016.17.5.173 ISSN 1975-4701 / eissn 2288-4688 교량상자갈궤도의종저항력측정을위한실험연구 민경환 1*,